织女星开发板启动模式修改——从ARM M4核启动

前言

刚开始玩织女星开发板的时候，想先从熟悉的ARM核入手，连上Jlink，打开MDK版本的Demo程序，编译OK，却检测不到芯片，仔细看了一下文档，原来RV32M1芯片默认从RISC-V核启动，如果想要调试下载ARM核程序，需要切换为ARM核启动，然后按照文档操作步骤，完成了启动模式的修改，现在分享给大家。

RV32M1芯片内核简介

织女星开发板主控芯片RV32M1，片上集成了四个核。

两个RISC-V内核：

• RISC-V RI5CY Core
• RISC-V ZERO_RISCY Core

两个ARM内核：

• ARM Cortex-M4F Core（CM4）
• ARM Cortex-M0+ Core（CM0+）

两个ARM核共用一个JTAG调试口，两个RISC-V核共用一个JTAG调试口，每个核都可以运行在48MHz频率，但在高速模式（HSRUN）时，可达72MHz，如果要查看系统当前的运行频率，可以在主程序中使用如下函数来获取系统时钟频率：

    uint32_t SysClk;
    SystemCoreClockUpdate();  
    SysClk = SystemCoreClock; 
    PRINTF("系统时钟: %d \r\n", SysClk);

4个核被分为两个子系统，大核CM4F/RI5CY和小核CM0+/ZERO-RISCY，片上集成1.25 MB Flash 、384 KB SRAM，其中1 MB的Flash被大核所使用，起始地址0x0000_0000，另外的256 KB Flash被小核所使用，起始地址0x0100_0000。

Flash地址示意

为了支持多核运行模式，RV32M1片上集成了多核管理系统（Multi_Core Unit），包括消息传递单元(Messaging Unit)、信号量2（SEMA42）、系统控制模块 (MSCM)、 扩展资源控制器 (XRDC)等模块，用于多核间的通信和控制。

内部整体框图

关于RV32M1多核开发的详细介绍，可以参考官方文档：Develop_Multicore_Application_on_RV32M1.pdf

启动模式的配置

通过配置RV32M1片上的FOPT寄存器(Flash Option Register)，可以支持上电时从不同的核来启动，默认从RISC-V RI5CY内核启动，如果要进行ARM核开发，如M4开发，则必须切换为从ARM核启动，否则当使用调试器进行程序下载时，根本不能识别到ARM芯片，这一点要特别注意。关于FOPT寄存器各位的描述，可以查看RV32M1参考手册P450，为了便于切换启动模式，官方已经为我们写好了配置文件，直接通过openocd和telnet软件就可以完成对FOPT寄存器的配置。

安装openocd调试软件

• 解压Toolchain_Windows.zip中的openocd.zip，解压路径可任意，建议解压到Eclipse安装目录下的[DISK:]\eclipse\GNU MCU Eclipse\openocd\bin
• 为了能在cmd命令端直接使用openocd命令，我们需要在环境变量PATH中添加一条，值为openocd下bin文件夹的路径，我的是在：F:\VEGA_Board\IDE\eclipse\GNU MCU Eclipse\openocd\bin

• 测试是否安装成功。在cmd命令窗口输入openocd回车，弹出如下命令，说明安装成功。

    C:\Users\LAPTOP>openocd
    Open On-Chip Debugger 0.10.0+dev-00433-g849f49ca (2019-01-04-07:48)
    Licensed under GNU GPL v2
    For bug reports, read
            http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html

安装 telnet 客户端应用

Windows系统可以通过如下命令安装使用：

• cmd命令窗口输入如下命令来安装telnet：

    pkgmgr /iu:"TelnetClient"

• 测试是否安装成功。cmd命令窗口输入telnet命令，弹出如下窗口，说明安装成功。

    欢迎使用 Microsoft Telnet Client
    Escape 字符为 'CTRL+]'
    Microsoft Telnet>

• 输入help查看帮助信息：

    Microsoft Telnet> help
  
    命令可能是缩写。支持的命令为:
  
    c    - close                    关闭当前连接
    d    - display                  显示操作参数
    o    - open hostname [port]     连接到主机(默认端口 23)。
    q    - quit                     退出 telnet
    set  - set                      设置选项(键入 'set ?' 获得列表)
    sen  - send                     将字符串发送到服务器
    st   - status                   打印状态信息
    u    - unset                    解除设置选项(键入 'set ?' 获得列表)
    ?/h  - help                     打印帮助信息

升级Jlink固件

修改启动模式，只能通过RISC-V内核来修改启动模式，即通过RISC-V JTAG调试口，

• 板载调试器升级为Jlink固件，具体操作：织女星开发板调试器升级为jlink固件，升级完成后，连接RISC-V调试口和JLink调试口。

• 升级当前Jlink驱动程序为支持RISC-V调试的驱动程序，即设备管理器里为

• 确保openocd已经添加到环境变量
• 打开SDK目录下的\rv32m1_sdk_riscv\boards\rv32m1_vega目录

• 在当前窗口打开cmd命令窗口，在路径栏输入cmd即可在当前路径下打开cmd命令窗口

• 在打开的命令窗口输入openocd -f rv32m1_ri5cy.cfg，弹出如下窗口说明连接成功。

• 按Win+R快捷键，输入cmd，再打开一个cmd命令窗口，输入telnet localhost 4444命令

    C:\Users\LAPTOP>telnet localhost 4444
    正在连接localhost....

弹出telnet窗口，输入cm4_boot，选择从CM4核启动

    Open On-Chip Debugger
    >cm4_boot

先按住板子上的复位按键SW1，然后按回车执行命令。

    >cm4_boot
    >

稍等1秒钟，成功执行。然后重新上电，此时就是从ARM CM4核启动的。

如果想直接使用板载调试器来调试ARM核，Jlink驱动程序需要恢复为原来的J-link driver，操作步骤可以参考：织女星开发板调试器升级为Jlink固件，打开ARM SDK目录下的点灯程序，目录为：rv32m1_sdk_arm\boards\rv32m1_vega\driver_examples\gpio\led_output\cm4\mdk，编译，下载，调试，均正常。

使用批处理文件来简化操作

为了更方便的来修改启动模式，可以把上述的两条命令写成批处理文件：

• 在rv32m1_ri5cy.cfg所在的路径，新建一个1_openocd.txt文件，以记事本方式打开，输入命令openocd -f rv32m1_ri5cy.cfg，文件扩展名修改为bat，即成为批处理文件。
• 在rv32m1_ri5cy.cfg所在的路径，新建一个2_telnet.txt文件，输入命令telnet localhost 4444，修改扩展名为abt
• 在以后需要更改启动配置时，只需要双击1_openocd.bat文件，然后双击2_telnet.bat文件，然后输入对应的启动命令。如ri5cy_boot、cm4_boot、zero_boot、cm0_boot，然后重新上电，芯片就会从配置的核启动。

一些奇怪的事情

• 当配置为从ARM CM4核启动时，上电之后，执行程序会延时几秒钟。
• 配置成CM0启动时，能检测到芯片，但是程序下载不进去，不知道这是为什么。

而配置成RI5CY和ZERO_RISCY核启动时，下载调试均正常。

参考资料

• Develop_Multicore_Application_on_RV32M1.pdf
• RV32M1数据手册
• RV32M1参考手册
• 织女星开发板快速入门指南.pdf

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